[發(fā)明專利]一種用于非圓對稱標(biāo)量模空間簡并分離的光纖結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010580269.7
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111736255B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭晶晶;裴麗;解宇恒;阮祖亮;田梓辰;寧提綱;李晶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03B37/027
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈

本發(fā)明提供了一種用于非圓對稱標(biāo)量模偏振分離的新型光纖及其制備方法。本發(fā)明所述光纖縱向均勻，折射率剖面為分層階躍的軸對稱型,從外而內(nèi)依次包括同心圓的纖芯和包層，以及橫截面正中的矩形。包層與中心矩形折射率相同，纖芯折射率高于包層與中心矩形。該光纖結(jié)構(gòu)能夠使非圓對稱的模式分離為參數(shù)差異較大的兩個(gè)模態(tài)，當(dāng)光纖用于模分復(fù)用時(shí)，能夠提供低串?dāng)_、易接入的模態(tài)信道，有效降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和構(gòu)成成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于非圓對稱標(biāo)量模空間簡并分離的新型光纖。涉及特種光纖領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在目前通信需求的巨大壓力下,空分復(fù)用是成倍提升現(xiàn)有通信能力的新型復(fù)用方案。該方案在國內(nèi)外都獲得了廣泛關(guān)注，被普遍認(rèn)為是下一階段解決通信需求的關(guān)鍵技術(shù)。

模分復(fù)用是空分復(fù)用最重要的兩種實(shí)現(xiàn)形式之一，也是備受關(guān)注的實(shí)現(xiàn)形式。目前模分復(fù)用主要基于標(biāo)量模或標(biāo)量模的兩個(gè)正交模組，舉例來說，對一個(gè)3通道模分復(fù)用系統(tǒng)，使用的信道可以基于標(biāo)量模LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁，也可以基于標(biāo)量模組LP₀₁、LP_11,a、LP_11,b。其中LP_0n在橫截面上的分布是圓對稱的，m≠0的LP_mn在圓周上的分布表現(xiàn)出周期性，即題目中所指的非圓對稱標(biāo)量模。在具體實(shí)踐中，傳統(tǒng)光纖支持的模式LP_mn存在簡并性，即LP_11,a與LP_11,b的模式特性極為相似，因此分離非常困難，在傳輸過程中也容易發(fā)生相互耦合而導(dǎo)致信號串?dāng)_，而LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁方案時(shí)，一方面光纖需要支持更多的模式數(shù)以提供所需通道，另一方面每個(gè)模式的兩個(gè)模態(tài)同時(shí)受到激勵，在傳輸中容易受到偏振模色散或擾動的影響導(dǎo)致模態(tài)分離，影響傳輸效果。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常見的階躍光纖橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由兩部分組成：折射率較高的纖芯1位于橫截面正中，折射率較低的包層2包裹在纖芯外、且與纖芯同心。該結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的變形如多層光纖、環(huán)形光纖均為圓對稱結(jié)構(gòu)，因此都存在類似的模態(tài)簡并問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于非圓對稱標(biāo)量模空間簡并分離的光纖結(jié)構(gòu)，使光纖中的非圓對稱模式分離為兩個(gè)參數(shù)差異明顯的標(biāo)量模組，以此降低光纖中個(gè)通道接入的復(fù)雜性，同時(shí)降低傳輸過程中可能存在的串?dāng)_。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一種用于非圓對稱標(biāo)量模空間簡并分離的光纖結(jié)構(gòu)，包括：

縱向均勻的圓柱形結(jié)構(gòu)，所述圓柱形結(jié)構(gòu)的橫截面的包層和纖芯為同心圓，在纖芯正中存在折射率與包層相同的矩形區(qū)域，整個(gè)橫截面相對x軸、y軸均為軸對稱。

本發(fā)明提出了該結(jié)構(gòu)光纖的制備方法。在傳統(tǒng)工藝制備的同心圓階躍光纖預(yù)制棒中心，采用機(jī)械加工或激光燒蝕等方法制作矩形孔，并填充相應(yīng)尺寸、與包層材料相同的矩形棒。處理后的預(yù)制棒延續(xù)常規(guī)的后續(xù)拉絲工藝完成光纖拉制。該加工方法操作簡單，加工一致性較好，成本較為低廉。

本發(fā)明能夠使非圓對稱的標(biāo)量模發(fā)生顯著的模態(tài)分離，即簡并的LP_mn分離為傳輸常數(shù)差異顯著的LP_mn,a、LP_mn,b。且將其與傳輸光纖的接續(xù)損耗保持在較低水平。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。